大慶油田提高氣體鉆井效率措施分析

楊 毅，張樹森，劉玉民，賈 麗

（1.大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413；2.大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

氣體鉆井是一種以氣體作為循環(huán)介質(zhì)代替單一鉆井液的特殊鉆井工藝技術(shù)。由于氣體的密度極小，在環(huán)空中基本不存在液柱壓力，消除了井底的壓持效應(yīng)影響，改變了巖石的應(yīng)力狀態(tài)，有效提高了鉆頭碎巖效率，巖屑重復(fù)破碎率較低，在提高鉆井速度上實(shí)現(xiàn)“革命性”的突破。在發(fā)現(xiàn)與保護(hù)儲(chǔ)層和提高油氣井具有十分突出的作用，推動(dòng)了氣體鉆井技術(shù)在天然氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用發(fā)展。但是在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用過程中，氣體鉆井技術(shù)隨之帶來的是對(duì)地層流體壓力和井眼穩(wěn)定性控制能力較低、攜巖性差、應(yīng)用地層條件苛刻等問題，存在氣體鉆井應(yīng)用井段較短、處理井下復(fù)雜處理時(shí)間長，氣體鉆井技術(shù)不配套等問題，導(dǎo)致鉆井周期縮短效果不明顯，嚴(yán)重影響了氣體鉆井綜合效率[1-5]。為此，本文就如何提高大慶油田氣體鉆井效率的措施進(jìn)行分析研究。

1 影響鉆井效率因素分析

通過統(tǒng)計(jì)所鉆的11口氣體鉆井（見表1），平均機(jī)械鉆速達(dá)到6.95m/h，是鄰井常規(guī)鉆井的5.35倍；氣體鉆井平均單只鉆頭進(jìn)尺是鄰井常規(guī)鉆井的2.45倍，單井鉆頭用量比鄰井常規(guī)鉆井減少4.14只，氣體鉆井的平均鉆井周期比鄰井常規(guī)鉆井平均周期縮短14.64d，有4口井鉆井周期縮短20d，其中XH271井鉆井周期比鄰井縮短50.12d。同時(shí)由表1可知，氣體鉆井周期縮短20d以上的4口井，進(jìn)尺均在700m以上，處理復(fù)雜時(shí)間平均7.275h，其中XH271井縮短鉆井周期50.12d，進(jìn)尺達(dá)到了1100m，處理復(fù)雜時(shí)間為零，所以要想提高氣體鉆井效率，縮短鉆井周期，需要通過完善氣體鉆井技術(shù)來提高氣體鉆井進(jìn)尺，減小井下復(fù)雜幾率和減少處理井下復(fù)雜時(shí)間。

1.1 應(yīng)用井段較短

通過統(tǒng)計(jì)所鉆的11口氣體鉆井井段、層位及進(jìn)尺情況。從表2可知，11口氣體鉆井的總進(jìn)尺為6672.13m，平均為606.56m，占實(shí)際三開進(jìn)尺45.56%。最長的井段為1100.0m，最短的只有175.96m。鉆井井段大于1000m的只有1口井，占總井?dāng)?shù)的9.09%，鉆井井段大于700m的有4口井，占總井?dāng)?shù)的36.36%；鉆井井段大于500m的有8口井，占總井?dāng)?shù)的27.27%；由此可見，達(dá)到氣體鉆井井段大于1000m的要求還有較大的差距。氣體鉆井層位主要集中在泉一段至登四段，還沒有在營城含氣層段進(jìn)行鉆進(jìn)，提高氣體鉆井井段還有較大的空間。

1.2 井下復(fù)雜發(fā)生幾率高，處理復(fù)雜時(shí)間長

通過統(tǒng)計(jì)11口氣體鉆井時(shí)效情況。由表3可知，生產(chǎn)時(shí)間2475.99h，生產(chǎn)時(shí)間率62.7%，其中生產(chǎn)時(shí)間率在80%以上有7口井，占總井?dāng)?shù)63.64%，有2口井因?yàn)榫聫?fù)雜處理時(shí)間長，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間率在30%以下。處理復(fù)雜1205.7h，占總時(shí)間30.54%。

通過對(duì)所鉆的11口氣體鉆井鉆具失效情況，有3口井發(fā)生過鉆具失效，占總井?dāng)?shù)27.27%，處理時(shí)間共計(jì)1160.1h，占?xì)怏w鉆井總時(shí)間的29.38%，占?xì)怏w鉆井處理復(fù)雜時(shí)間96.22%。其中XH27井處理事故時(shí)間占本井氣體鉆井時(shí)間68.38%，XH213井處理事故時(shí)間占本井氣體鉆井時(shí)間78.74%。這3口井鉆具失效均發(fā)生在地層出水后空氣鉆進(jìn)過程中，因地層出水造成井壁失穩(wěn)，另外，在鶯深2井也發(fā)生了鉆具失效。氣體鉆井雖然提高機(jī)械鉆速明顯，但是由于事故發(fā)生幾率高，處理復(fù)雜時(shí)間長，導(dǎo)致鉆進(jìn)周期縮短不明顯。

表1 氣體鉆井與鄰井機(jī)械鉆速、鉆井周期和鉆頭用量對(duì)比

表2 氣體鉆井井段、層位及進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)

表3 氣體鉆井時(shí)效統(tǒng)計(jì)

1.3 配套技術(shù)措施不完善

通過對(duì)11口氣體鉆井循環(huán)介質(zhì)和轉(zhuǎn)換原因情況，由于配套技術(shù)不完善，無1口氣體鉆井鉆至設(shè)計(jì)井深，其中有2口井因?yàn)殂@具失效轉(zhuǎn)換成常規(guī)鉆井，占總井?dāng)?shù)18.18%，4口井因?yàn)檫M(jìn)入產(chǎn)層轉(zhuǎn)換成常規(guī)鉆井，占總井?dāng)?shù)36.36%，3口井因?yàn)榈貙映鏊ㄣ@轉(zhuǎn)換成常規(guī)鉆井，占總井?dāng)?shù)27.27%，2口井因?yàn)榈貙映鏊畽C(jī)械鉆速慢轉(zhuǎn)換成常規(guī)鉆井，占總井?dāng)?shù)18.18%?？諝忏@井實(shí)際井段占設(shè)計(jì)井段43.92%，其中XH29井實(shí)際氣體鉆井井段只占設(shè)計(jì)井段12.22%為最小，最大的XH271井實(shí)際氣體鉆井井段占設(shè)計(jì)井段88.35%為最大。由于防治地層出水、井下事故預(yù)防和氣體鉆儲(chǔ)層技術(shù)不完善，中途被迫轉(zhuǎn)換成常規(guī)鉆井，導(dǎo)致氣體鉆井井段短，綜合效益不明顯。

2 提高鉆井效率措施分析

2.1 提高氣體鉆井進(jìn)尺

氣體鉆井所鉆的11口井，鉆遇層位泉二底到營城，在氣體鉆進(jìn)過程中，未出現(xiàn)井塌，說明徐家圍子地區(qū)泉二底至營城適合氣體鉆井。通過對(duì)徐家圍子不同井區(qū)泉二底至營城對(duì)應(yīng)井段及厚度統(tǒng)計(jì)分析，徐家圍子地區(qū)泉二底至營城厚度基本在1200～1500m之間，氣體鉆井進(jìn)尺至少在1100m。如果氣體鉆井正常鉆進(jìn)，鉆井周期縮減情況見表4。

由表4可以看出，登婁庫組進(jìn)尺每提高100m，鉆井周期大約縮短4d，營城進(jìn)尺每提高100m，鉆井周期大約縮短7d。

2.2 減小井下復(fù)雜發(fā)生幾率，減少復(fù)雜處理時(shí)間

從上述研究分析可知，井下復(fù)雜發(fā)生幾率27.27%，復(fù)雜處理時(shí)間占?xì)怏w鉆井總時(shí)間29.38%，氣體鉆井如果井下復(fù)雜消除，平均縮短鉆井周期達(dá)18.52d，總縮短鉆井周期203.72d。

2.3 完善氣體鉆井配套技術(shù)

為了提高氣體鉆井進(jìn)尺、時(shí)效和避免井下復(fù)雜發(fā)生，建議開展：①地層出水預(yù)測(cè)技術(shù)；②地層出水后鉆進(jìn)技術(shù)；③地層出水后起下鉆井壁保護(hù)技術(shù)；④氣體鉆井鉆具失效機(jī)理研究；⑤氣體打產(chǎn)層技術(shù)。

氣體鉆井平均機(jī)械鉆速6.95m/h，這個(gè)機(jī)械鉆速比較理想，如果過份地追求增加機(jī)械鉆速，是沒有意義的，不但會(huì)增加一些負(fù)面的效應(yīng)，而且機(jī)械鉆速的提高對(duì)于縮短鉆井周期的影響不大。由表5可知，對(duì)于氣體鉆井進(jìn)尺1000m，機(jī)械鉆速由5m/h變?yōu)?0m/h，氣體鉆井縮短周期4.17d，機(jī)械鉆速由10m/h變?yōu)?4m/h，氣體鉆井周期縮短1.19d。

表4 不同進(jìn)尺氣體鉆井周期與常規(guī)鉆井周期對(duì)比表

表5 氣體鉆井不同機(jī)械鉆速與常規(guī)鉆井縮短情況一覽表

3 結(jié)論

（1）提高氣體鉆井效率，縮短鉆井周期，主要是通過完善技術(shù)提高氣體鉆井進(jìn)尺，減少井下復(fù)雜發(fā)生幾率。

（2）徐家圍子地區(qū)氣體鉆井可鉆層位井段在1200m左右。

（3）氣體鉆井如果過份追求提高機(jī)械鉆速，不但會(huì)帶來負(fù)面效應(yīng)，且對(duì)提高氣體鉆井效率，縮短鉆井周期作用效果有限。